空军第二航空学院,空军第二航空学院 长春130022 ,长春130022摘 要： 分布式训练系统是虚拟现实系统发展的一个主流分支 , 它综合运用了计算机网络技术、虚拟现实技术、分布交互仿真技术、人工智能技术等现代高新技术的研究成果 , 能够满足不同层次和规模的训练要求 , 显示出巨大的军事与经济效益 , 在军事训练仿真系统方面有着广泛的应用前景 关键词：
1引言未来的虚拟现实环境不仅仅只支持某一个人与虚拟环境的交互工作, 而应该是一个可以支持多个人协同工作的虚拟现实环境。随着计算机网络技术和分布对象技术的发展, 分布在不同地点的人员也能够去共享网络上的各种资源, 远程地协同工作, 从集中发展到分布, 是在建立人机和谐环境过程中的系统。 分布式任务训练系统DMT (Distributed Mission Training) 综合运用了计算机网络技术、虚拟现实技术、分布交互仿真技术、人工智能技术等现代高新技术, 按照人所设想的和要求的方向发展的一个新的阶段产物。根据需要的不同, 发展有侧重的分布式虚拟环境。比如虚拟战场需要提供精确的武器/传感器模型;空战还需提供精确的实体行为模型, 以逼真地反映空战进程;飞行模拟训练环境需要提供精确的空气动力学模型等。同时, 虚拟环境的开发中还必须考虑可视化、声音交互以及经济性等问题。 2DMT系统的关键技术DMT系统是大型的软件系统和复杂的高新技术装备。它的开发涉及到包括计算机技术范畴在内的多种高新技术。 2.1分布式处理技术分布式训练系统是在地理上分散的模拟器和仿真结点上展开训练的, 因此, 对网络延迟补偿、时空一致性以及网络安全等分布式处理技术都有一定的要求。保证时间和空间的一致性, 对于训练效果的逼真性至关重要, 尤其是时间的一致性是在训练进行中进行保证的, 如果发生问题, 将出现类似于受到敌方攻击时先爆炸后开火等不符合真实情况的现象。 2.2计算机图形、图像技术高速处理器、图形硬件和图形软件是构成图形图像技术的基础, 它是现代信息处理领域发展最快的技术之一。目前, OpenGL已成为通用的图形标准, 利用高档的系统可以实现云、烟雾、爆炸等特殊效果, 使得物理模型和场景模型更为逼真。 2.3计算机网络技术计算机网络是分布式训练系统实现远程异地同步训练的硬件基础, 由于分布式训练系统的特殊性, 因此对网络带宽和性能以及可靠性都有很高的要求。目前高速以太网已可以实现可视化信息的实时传输, 但广域网上实时传输大量的数字媒体信息还有一定困难。美国国防部建立了一个专用的分布式军事训练网——国防仿真互联网DSI (Defense Simulation Internet) 。它使用了高性能网络产品, 研究出专用的安全保密方法, 还采用了一种支持组播的双层网络结构, 使大规模的分布式军事仿真演练成为可能。 2.4虚拟环境生成技术战场环境主要是对真实自然环境的建模, 包括地形、地貌、文化特征、气象条件、仿真对象、特殊效果等的建模, 同时还应包括在仿真过程中各种模型的合理高度。 2.5人工智能技术在分布式训练系统中, 人工智能技术主要从以下三个方面起作用:一方面是用于建造军事信息智能仿真系统专用的各种智能辅助决策系统与专家系统;另一方面, 是将人工智能技术嵌入到军用仿真软件中;最后一方面是直接应用人工智能技术开发训练系统中的模块, 即计算机生成兵力系统, 它生成具有一定智能水平的实体, 为分布式训练系统中的模拟器提供虚拟的对手或友军支持。 3DMT技术在军事训练仿真系统的应用分布交互、人机和谐、协同联合的作战模拟环境, 是满足在训练模拟和作战模拟中, 对坦克手和训练、驾驶员的训练、宇航员的训练, 以及对单兵作战的模拟、对联合作战的模拟训练的需要, 1983年, 美国国防高级项目研究局 (DARPA) 和美国陆军共同制定了一个战场仿真系统的计划, 称为SIMNET, 即“仿真网络 (SIMulation NETworking) ”计划。到1989年为止已经把分布在美国和德国的11个军事基地的260多个地面车辆仿真器进行了互联, 用来形成了世界上第一个分布式虚拟战场, 并进行复杂的联合作战模拟和训练。 美军开发了一个称为“虚拟指挥中心 (VCC, Virtual Command Center) ”的项目, 这样的虚拟指挥中心, 有助于使一切“可视化”和“易于理解”, 有助于做到“快速响应”和“灵活机动”。指挥员可以在计算机旁, 利用这个虚拟的指挥中心, 各个虚拟指挥中心间的联网协同、交互操作、共享资源和评估反演就很容易实现了。十分方便和简捷地比较、考核、验证他的作战分析和作战方案。 DMT系统可以实现开发多种武器和多种战术的综合运用、适应未来作战环境下武器体系对抗仿真手段。DMT系统有如下4个突出的优点:一是可以在逼真的“战场环境”中, 进行未来空战的“预实践”;二是在网络对抗训练中, 提高飞行员和指挥参谋人员的作战素质和水平;三是有利于在诸军兵种联合的虚拟环境中, 提高受训者的联合作战能力;四是有很高的训练效益的经济效益。 4结束语分布式训练系统是虚拟现实系统发展的一个主流分支, 在军事训练方面有着广泛的应用前景。随着网络技术的发展及计算机硬件的更新和软件工程的开发, 分布式训练系统已经可以较好地满足各种作战演练要求, 提供给操作者以接近真实的战争现场感观。当你能够打赢虚拟的敌人时就更有把握打赢现实中的敌人;而当你被打败了, 就需要加倍训练, 或是换一种方式, 真正的战争是没有这种机会的。 “建立和谐的人机环境”, 绝不仅仅是一个人机界面的技术困难, 更重要的是人和机之间的合理分工问题, 或者说是人和助手之间的合理分工问题。而这不仅仅是通过努力可以实现的。利用计算机技术, 开发有我军特色的分布式训练系统进行模拟训练, 是发达国家军队训练的一个突出特点, 也是我军训练的发展方向。 |
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